JP3925405B2 - Continuously variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動カムを用い、同揺動カムに形成されているカム面の領域を移動させることによって往復弁のバルブリフト量を連続的に可変可能とした内燃機関の連続可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジン（内燃機関）には、連続可変動弁装置を搭載して、スロットルバブルの仕事（吸入空気量の調整）を、吸入側の往復弁、すなわち吸気バルブで代行させる技術がある。この連続可変動弁装置には、揺動カムを用いて吸気バルブを開閉する技術を用いた構造が提案されている。
【０００３】
同構造は、開弁機構として、揺動カムの上側に並行にロッカアームを配置し、揺動カムと直列にドライブシャフトを配置した構造が用いてある。具体的には、ロッカアームの中央の揺動支点を挟む片側の端部の作用点に、リンクアームの端部を回動自在に支持させ、ドライブシャフトに、リンクアームの反対側の端部をドライブシャフトの軸心の周りを旋回するように組付けて、ドライブシャフトの回転運動を直線運動に変えるようにする。残るロッカアームの端部の作用点は、リンクロッドを介して、揺動カムの揺動側につなげ、ロッカアームの端部から出力される揺動変位で揺動カムが揺動される構造が用いてある。つまり、開弁機構は、リンクアームの端部の旋回運動で、揺動カムを周期的に揺動させて、吸気バルブを開弁させる構造が用いてある。この開弁機構に組合うバルブリフト量の可変構造には、ロッカアームの中央の揺動支点を摺動自在に支えるロッカシャフトのシャフト部分に該ロッカシャフトの軸心と偏心した中心をもつ偏心軸部を形成した構造が用いてある。同構造により、ロッカシャフトをその軸心を中心に回転させて、偏心軸部の偏心方向を変えることで、それに応じて揺動カムの傾きが変化し、吸気バルブと当接する揺動カムのカム面の領域が移動するようにしてある。つまり、揺動カムのカム面には、揺動カムのベース円区間と吸気バルブのバルブリフト量を定めるリフト区間とが直列に並んでいて、吸気バルブが当接するベース円区間とリフト区間との領域が移動することを利用して、吸気バルブのバルブリフト量が連続的に可変されるようにしてある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７３４６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した構造は、ロッカアームの中央の揺動支点を可変させる構造であり、リンクアーム側とリンクロッド側の荷重が可変軸にかかるため、バルブリフト量を可変する際には、大トルクを必要とする問題がある。そのために、バルブリフト量の制御には大形の機器の使用が強いられ、コスト的な負担が大きくなりやすい。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、バルブリフト量を制御するトルクが少なくてすむ内燃機関の連続可変動弁装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ドライブシャフトの軸心の周りを旋回するリンクアームを用いてドライブシャフトの回転で揺動カムを周期的に揺動させる開弁機構を前提に、リンクアームの偏心運動とは独立して、そのリンクアームの旋回運動中心位置を変化自在にドライブシャフトに支持させる支持部、さらにはリンクアームの旋回運動中心位置を変化させる操作を行う入力機構を設け、リンクアームには、一端部に環状部を有し、支持部として、ドライブシャフトの外周部に該ドライブシャフトの軸心と偏心させて摺動自在に嵌挿された第１偏心軸部と、該第１偏心軸部の外周部に該第１偏心軸部の軸心と偏心させて摺動自在に嵌挿された第２偏心軸部とを有し、さらに前記第２偏心軸部の外周部に前記リンクアームの環状部が摺動自在に嵌挿され、第１偏心軸部および第２偏心軸のうちの一方の偏心軸部へドライブシャフトからの回転を伝える駆動アームとを有し、第１偏心軸部および第２偏心軸のうちの一方の偏心軸部へドライブシャフトからの回転を伝えると、揺動カムを周期的に揺動させ、他方の偏心軸部を回動させると、独立してリンクアームの環状部の旋回中心位置が変化する構成とし、さら入力機構として他方の偏心軸部をドライブシャフトの軸心を中心に回動させる構成にして、独立した旋回運動中心位置の変化から往復弁に対するカム面の領域を移動可能とした。
【０００８】
同構成により、入力機構でリンクアームの旋回運動中心位置を変える操作を行うと、リンクアームの旋回運動中心が、ドライブシャフトによるリンクアームの旋回運動とは独立して変化する。すると、ロッカアームが、リンクアームの旋回運動中心の変化分、揺動支点を支点に回動し、その変化が伝達部材を介して、揺動カムへ伝わる。これにより、揺動カムの傾きが変化し、往復弁に対するカム面の領域を移動させ、バブルリフト量を可変させる。
【０００９】
これにより、可変させるべき部分は、ロッカアーム中央部でなく、一端側にあるため、バルブリフト量の可変動作はロッカシャフトを支点としたロッカアームの回動方向の変位が伴うだけですみ、リンクアームにかかる荷重は小さくてすむ。それ故、バルブリフト量を制御するのに必要なトルクは少なくてすむ。しかも、バルブリフト量を可変する制御の応答性も向上する。そのうえ、簡単な構造ですむ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図７に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１２】
図１は、内燃機関、例えば複数気筒のレシプロ式ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）のシリンダヘッド（図示しない）に組付く連続可変動弁装置の外観図を示し、図２はその異なる方向から見た連続可変動弁装置の外観図を示し、図３はその連続可変動弁装置の主な部分を分解した図を示し、図４は残る部分を分解した図を示している。同図中１は、例えばシリンダヘッドの上方に気筒が並ぶ前後方向に沿って配置されたドライブシャフト（断面が円形）、２は例えばドライブシャフト１の直上に並行に配置されたシャフト部材、例えばロッカシャフト（断面が円形）である。ドライブシャフト１およびロッカシャフト２は、いずれもシリンダヘッドの上面に設置された分割式のシャフトホルダ３を用いて、シリンダヘッドの上部に回転自在に組付けてある。このうちドライブシャフト１は、例えばスプロケットやタイミングチェーンなどで構成される伝動機構を用いてエンジンのクランクシャフトに接続されていて、クランクシャフトから出力される回転力で回転駆動されるようにしてある。
【００１３】
ドライブシャフト１には、例えば複数の開弁用の揺動カム５を１部品化したカムモジュール４が摺動自在に組付けてある。すなわち、カムモジュール４は、例えば図３に示されるように下面にカム面６を有し、基部側に支持孔７を有した略三角形状の２個（一対）の揺動カム５，５を並行に並べ、基部間に双方の支持孔７が連通するよう筒部８で連結させて構成してある。このカムモジュール４に形成される円形な通孔（支持孔７および筒部８の孔部が連続する部分）がドライブシャフト１の外周面に摺動自在に嵌挿され、カムモジュール４の全体を各気筒の吸気側にそれぞれ配置させてある。そして、図１に示されるように各揺動カム３，３のカム面６に対して、気筒毎にシリンダヘッドの往復動可能に組付けてある往復弁の基端部、すなわち吸気バルブ１０の基端部が、例えばバルブ直動用のロッカアーム１１に付いているロッカアームローラ１１ａを介して当接させてある。なお、各カム面６は、揺動カム５の基部側に形成されているバルブリフト量がゼロとなるベース円区間αと、それに続いて揺動カム５の先端部まで形成されたバルブリフト量が増加するリフト区間β（いずれも図２にのみ図示）とを有して形成してある。
【００１４】
またドライブシャフト１の外周面には、駆動アーム１２がカムモジュール４と並んで配置してある。駆動アーム１２は、例えば図３に示されるようにドライブシャフト１の外周面に嵌挿される環状部分１２ａと、同環状部分１２ａから外側へ突き出るアーム部分１２ｂを有している。そして、環状部分１２ａがドライブシャフト１の外周面に嵌挿されて固定、例えば環状部分１２ａおよび該環状部分１２ａで囲まれるドライブシャフト部分を突き通すピン部材１３でドライブシャフト１に固定してある。
【００１５】
一方、１５はリンクアームである。リンクアーム１５は、例えば一端部に円形の環状部１５ａを有し、他端部に同環状部１５ａから外側へ突き出るアーム部１５ｂとを有している。このうちの環状部１５ａが、ドライブシャフト１の軸心と偏心した地点に形成した支持部１６を用いて、例えば駆動アーム１２と隣接したドライブシャフト部分に摺動自在に支持され、リンクアーム１５の一端部をドライブシャフト１の軸心の周りを旋回するようにしている。またリンクアーム１５の他端部は、例えば駆動アーム１２の直上のロッカシャフト部分に組付けてあるロッカアーム１４と組合う。
【００１６】
支持部１６には、ドライブシャフト１から伝わる回転力でリンクアーム１５の一端部を旋回運動させながら、それとは独立してリンクアーム１５の偏心方向（旋回運動中心位置）を変化させることを可能とした構造が用いてある。この詳細な構造が図４に示されている。支持部１６について説明すると、１７はハーモニックギヤである。ハーモニックギヤ１７は、例えば全周に歯部１８ａが形成された大径のギヤ本体１８を有している。そして、このギヤ本体１８の軸心に形成された通孔１８ｂがドライブシャフト１の外周部に摺動自在に嵌挿される。またギヤ本体１８の駆動アーム１２に向く側面中央部には、通孔１８ａの周りに、ドライブシャフト１の軸心とは偏心した地点に軸心をもつ環状の偏心軸部１９（本願の第１偏心軸部に相当）が突設してある。この偏心軸部１９もギヤ本体１８と同様、ドライブシャフト１の外周面に摺動自在に嵌挿される。また偏心軸部１９の外周面には、偏心軸部１９とは偏心した地点に軸心をもつ軸状の偏心リング２０（本願の第２偏心軸部に相当）が摺動自在に嵌挿される。この偏心リング２０の外周面に、リンクアーム１５の環状部１５が摺動自在に嵌挿してある。そして、偏心軸部１９、偏心リング２０の一方である偏心リング２０と駆動アーム１２のアーム部分１２ｂとは、偏心リング２０の径方向に変位可能な動力伝達構造、例えば偏心リング２０の肉厚の厚い部分の側面に径方向に延びる直線状の溝部２１に形成し、アーム部分１５ｂの先端部側面にピン部２２を突出し、該ピン部２２を溝部２１内の一部に摺動自在に差し込む構造のクランク機構で接続してある。この構造により、吸気バルブ１０を駆動するための直線運動が確保される。と共に環状部１５ａの偏心方向（旋回運動中心位置）が自在に変化できるようリンクアーム１５をドライブシャフト１に支持させている。つまり、ドライブシャフト１が回転すると、クランク機構により、リンクアーム１５の一端部がドライブシャフト１の軸心の周りを旋回して、ドライブシャフト１の回転運動を直線運動に変えてロッカアーム１４へ伝える。また偏心軸部１９を回動変位させると、ドライブシャフト１によるリンクアーム１４の旋回動作とは独立して、リンクアーム１４の偏心方向の向き（旋回運動中心位置）が自在に変化（調節）されるようにしてある。
【００１７】
ロッカアーム１４は、図１および図２に示されるようにロッカシャフト２で回転自在に支持される筒状の揺動支点部Ｐ（揺動支点を形成する部分）を中央にもち、その揺動支点部Ｐを挟む両側に作用点をなすレバー部分１４ａ，１４ｂをもつレバー部材で形成してある。さらにレバー部分１４ａ，１４ｂは、片側、例えばレバー部分１４ｂの長さがレバー部分１４ａの長さよりも短くしてある。そして、短い側のレバー部分１４ｂの先端部が、ピン部材２３を介して、リンクアーム１５の他端部（アーム部先端）に回転自在に支持される。また長い側のレバー部分１４ａの先端部は、伝達部材であるリンクロッド２４ならびにピン部材２５を介して、例えば片方の揺動カム５の先端部に回転自在に接続してある。つまり、ロッカアーム１４に伝わる揺動変位をレバー比で大きな動きに変換して、揺動カム５へ伝えるようにしている。こうしたリンクアーム１５、ロッカアーム１４、リンクロッド２４で構成されるリンク機構から、ドライブシャフト１が回転すると偏心運動するリンクアーム１５により、揺動カム５を周期的に揺動させる機構、すなわち周期的に吸気バルブ１０を開閉動作させる開弁機構２７を構成している。
【００１８】
他方、ハーモニックギヤ１７のギヤ本体１８は、図１および図２に示されるようにロッカシャフト２の外周部に固定されている小径のギヤ２７ａに噛合わせてある。そして、例えばロッカシャフト２は、バルブリフト制御用のアクチュエータ、例えばギヤ付の制御モータ２８の出力軸に接続され、リンクアーム１５の偏心方向を変化させる操作力を入力する入力部をなす入力機構２８を構成している。すなわち、制御モータ２８の回転力により、偏心軸部１９がドライブシャフト１の軸心を中心に回動されると、リンクアーム１５の偏心方向が自在に変えられる。つまり、リンクアーム１５の偏心方向の変化から揺動カム５の傾きが変わり、図５および図６のようにロッカアームローラ１１ａと当接する揺動カム５のカム面６の領域が移動、すなわち吸気バルブ１０に対するカム面６の領域が移動するようにしてある。これにより、揺動カム５の揺動中、リンクアーム１５の偏心方向を変化させると、ロッカアームローラ１１ａが行き交うベース円区間αとリフト区間βとの比率が変化して、吸気バルブ１０のバルブリフト量が連続的に可変されるようにしている。
【００１９】
すなわち、吸気バルブ１０の開弁動作を説明すれば、今、ドライブシャフト１がエンジンのクランク出力で回転しているとする。
【００２０】
すると、ドライブシャフト１の回転力は、駆動アーム１２のピン部２２から偏心リング２０の溝部２１へ回転が伝達される。このとき、溝部２１は直径方向へ延びる直線の溝で形成されているから、ピン部２２の溝部２１内の変位で偏心差を吸収しつつ偏心リング２０を偏心軸部１９の外周面にならって回転させる。これにより、リンクアーム１５の環状部１５ａは、ドライブシャフト１の軸心の周りを旋回して、回転運動から上下方向の運動に変換する。この上下方向の運動が、リンクアーム１５のアーム部１５ｂから、ロッカアーム１４のレバー部分１４ａへ伝達される。そして、レバー比で拡大された上下方向の変位が、残るロッカアーム１４のレバー部分１４ｂから、リンクロッド２４を通じて、揺動カム５へ伝達され、揺動カム５を揺動支点（ドライブシャフト１）を中心に上下に揺動させ、吸気バルブ１０を開閉させる。
【００２１】
このリンクアーム１５で揺動カム５を揺動中、例えば最も大きなバルブリフト量に設定するべく、制御モータ２８により、図５（ａ），（ｂ）に示されるようにリンクアーム１５に最も大きな偏心量δ1を与えるよう偏心軸部１９の偏心方向の向き（旋回運動中心位置）を変える。すると、ロッカアーム１４は、ロッカシャフト２を支点に回動して、揺動のストロークが偏心方向（旋回運動中心）の変化がもたらす偏心変位分（旋回運動中心の変化分）、増し、最も大きなストロークで振れる。これにより、揺動カム５には、最も大きなストロークの変位が伝達される。すると、揺動カム５は、傾きが変化、具体的には図５（ａ）に示される倒立させる方向に最も大きく揺動した姿勢から、図５（ｂ）に示される斜め上向きの姿勢まで揺動するように傾きが変わる。これにより、吸気バルブ１０に対するカム面６の領域が移動、具体的にはロッカアームローラ１１ａに対して、カム面６のベース円区間αと最も長いリフト区間βとを行き交うようなる。これで、最大のバルブリフト量が確保される。
【００２２】
またリンクアーム１５で揺動カム５を揺動中、例えば小さなバルブリフト量に設定するべく、制御モータ２８により、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように例えばリンクアーム１５に小さな偏心量δ2を与えるよう偏心軸部１９の偏心方向の向きを変える。すると、ロッカアーム１４は、ロッカシャフト２を支点に回動して、揺動のストロークが偏心方向（旋回運動中心位置）の変化がもたらす偏心変位分（偏心運動中心の変位分）、減り、小さなストロークで振れる。これにより、揺動カム５には、小さなストロークの変位が伝達される。すると、揺動カム５は、傾きが変化、具体的には図６（ａ）に示される倒立させる方向に小さく揺動した姿勢から、図６（ｂ）に斜め上向きの姿勢まで揺動するように傾きが変わる。これにより、吸気バルブ１０に対するカム面６の領域が移動、具体的にはロッカアームローラ１１ａに対して、カム面６のベース円区間αと短いリフト区間βとを行き交うようになる。これで、小なるバルブリフト量が確保される。
【００２３】
これにより、リンクアーム１５の偏心方向（旋回運動中心位置）の向きを変えることにより、吸気バルブ１０のバルブリフト量は、図７中の線図中Ｘに示される大リフト量から、同じくＹに示される小リフト量まで連続的に可変制御される。むろん、リフト量ゼロの制御も行える。
【００２４】
このように可変させるべき部分は、ロッカアーム中央部でなく、一端側にあるため、バルブリフト量の可変動作としては、ロッカシャフト２を支点としたロッカアーム１４の回動方向の変位が伴うだけで、ロッカアーム全体を移動させるような動作は伴わずにすむようになる。それ故、バルブリフト量を制御するのに必要なトルクを少なくすることができる。特にロッカアーム１４の左右レバーのレバー比を同じにすると、よりバルブリフト量を制御するに必要なトルクが少なくてすむ。
【００２５】
したがって、バルブリフト量の制御は、小形の制御モータ２８ですみ、コストの軽減を図ることができる。しかも、ロッカアーム全体を移動せずにすむので、バルブリフト量制御の応答性の向上も図れる。
【００２６】
そのうえ、リンクアーム１５の偏心方向（旋回運動中心位置）の変化は、偏心軸部１９、偏心リング２０を用いて、ドライブシャフト１の回転で揺動カム５を周期的に揺動させる系統と、偏心軸部１９の回動でリンクアーム１５の偏心方向を変化する系統とを形成する構造の採用により、簡単な構造、さらには占有スペースを抑えた小形の構造ですむ。
【００２７】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した一実施形態では、本発明を吸気バルブに適用したが、これに限らず、排気バルブに適用してもよい。また一実施形態では、偏心リングを駆動側、偏心軸部をアームリンクの偏心方向を変化する側とした例を挙げたが、反対に偏心軸部を駆動側、偏心リングをアームリンクの偏心方向を変化する側とした構成としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、バルブリフト量の可変動作は、ロッカシャフトを支点としたロッカアームの回動方向の変位が伴うだけですむので、バルブリフト量を制御するのに必要なトルクを少なくすることができる。
【００２９】
それ故、バルブリフト量の制御は、小形のアクチュエータですみ、コストの軽減を図ることができる。しかも、ロッカアーム全体を移動せずバルブリフト量の可変が行えるから、バルブリフト量制御の応答性もよい。そのうえ、簡単、かつ小形の構造で、バルブリフト量の制御が実現できるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る連続可変動弁装置を示す斜視図。
【図２】同連続可変動弁装置を異なる方向から見た斜視図。
【図３】同連続可変動弁装置を主たる部分を分解した斜視図。
【図４】同連続可変動弁装置の残る部分を分解した斜視図。
【図５】（ａ）は、連続可変動弁装置の最大リフト制御時における開弁状態を説明するための一部断面した側面図。
（ｂ）は、同じく閉弁状態を説明するための一部断面した側面図。
【図６】（ａ）は、連続可変動弁装置の小リフト制御時における開弁状態を説明するための一部断面した側面図。
（ｂ）は、同じく閉弁状態を説明するための一部断面した側面図。
【図７】同連続可変動弁装置で行われるバルブリフト量の制御を示す線図。
【符号の説明】
１…ドライブシャフト、５…揺動カム、６…カム面、１０…吸気バルブ（往復弁）、１２…駆動アーム、１４…ロッカアーム、１５…リンクアーム、１５ａ…環状部、１６…支持部、１９…偏心軸部（第１偏心軸部）、２０…偏心リング（第２偏心軸部）、２４…リンクロッド（伝達部材）、２６…開弁機構、２７…入力機構（入力部）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuously variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that uses a swing cam and moves the region of the cam surface formed on the swing cam so that the valve lift amount of the reciprocating valve can be continuously changed. About.
[0002]
[Prior art]
A gasoline engine (internal combustion engine) has a technology in which a continuously variable valve operating device is mounted so that the work of a throttle bubble (adjustment of intake air amount) is substituted by a reciprocating valve on the intake side, that is, an intake valve. A structure using a technique for opening and closing an intake valve using a swing cam has been proposed for this continuously variable valve apparatus.
[0003]
This structure uses a structure in which a rocker arm is disposed in parallel to the upper side of the swing cam and a drive shaft is disposed in series with the swing cam as the valve opening mechanism. Specifically, the end of the link arm is pivotally supported at the point of action on one side across the rocking fulcrum at the center of the rocker arm, and the opposite end of the link arm is driven by the drive shaft. It is assembled so as to swivel around the axis of the shaft, so that the rotational motion of the drive shaft is changed to linear motion. The action point of the remaining rocker arm end is connected to the rocking side of the rocking cam via the link rod, and the rocking cam is rocked by the rocking displacement output from the rocker arm end. is there. That is, the valve opening mechanism employs a structure in which the intake cam is opened by periodically swinging the swing cam by the turning motion of the end of the link arm. The variable structure of the valve lift amount combined with the valve opening mechanism includes an eccentric shaft portion having an eccentric center with respect to the shaft center of the rocker shaft on the shaft portion of the rocker shaft that slidably supports the rocking fulcrum at the center of the rocker arm. The structure formed is used. With this structure, the rocker shaft rotates around its axis, and the eccentric direction of the eccentric shaft changes to change the inclination of the rocking cam accordingly. The area of the surface moves. That is, on the cam surface of the oscillating cam, the base circle section of the oscillating cam and the lift section that determines the valve lift amount of the intake valve are arranged in series. By utilizing the movement of the region, the valve lift amount of the intake valve is continuously varied (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-173469
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described structure is a structure that varies the rocking fulcrum at the center of the rocker arm, and the load on the link arm side and the link rod side is applied to the variable shaft. There is a problem you need. For this reason, use of a large-sized device is forced to control the valve lift amount, which tends to increase the cost burden.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a continuously variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that requires less torque for controlling the valve lift amount.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a valve opening mechanism that periodically swings a swing cam by rotation of a drive shaft using a link arm that rotates around an axis of the drive shaft. As a premise, independent of the eccentric movement of the link arm, the support part that supports the drive shaft to change the center position of the link arm so that it can be changed, and the input that performs the operation to change the center position of the link arm. A first eccentric shaft that is provided with a mechanism , has an annular portion at one end thereof, and is slidably fitted to the outer peripheral portion of the drive shaft as a support portion so as to be eccentric with the axis of the drive shaft. And a second eccentric shaft portion that is slidably fitted in an outer peripheral portion of the first eccentric shaft portion so as to be slidably inserted with the shaft center of the first eccentric shaft portion, and further, the second eccentric shaft On the outer periphery of the part And a drive arm that transmits rotation from the drive shaft to one of the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion. The first eccentric shaft portion When the rotation from the drive shaft is transmitted to one of the eccentric shafts of the second eccentric shaft, the swing cam is periodically oscillated and the other eccentric shaft portion is rotated independently. The rotation center position of the annular part changes, and the other eccentric shaft part rotates as the input shaft about the axis of the drive shaft as an input mechanism . The cam surface area can be moved.
[0008]
With the same configuration, when an operation of changing the center position of the link arm swing motion is performed by the input mechanism , the link arm swing motion center changes independently of the link arm swing motion by the drive shaft. Then, the rocker arm rotates about the swing fulcrum by the amount of change in the center of pivotal movement of the link arm, and the change is transmitted to the swing cam via the transmission member. Thereby, the inclination of the swing cam is changed, the region of the cam surface with respect to the reciprocating valve is moved, and the bubble lift amount is varied.
[0009]
As a result, the portion to be varied is not at the center of the rocker arm but at one end, so the variable operation of the valve lift amount only involves displacement in the rotation direction of the rocker arm with the rocker shaft as a fulcrum. Such a load is small. Therefore, less torque is required to control the valve lift. In addition, the responsiveness of control for varying the valve lift amount is also improved. In addition, a simple structure is required.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS. 1 and 7.
[0012]
FIG. 1 is an external view of a continuously variable valve gear that is assembled to a cylinder head (not shown) of an internal combustion engine, for example, a multi-cylinder reciprocating gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine), and FIG. FIG. 3 shows an exploded view of the main part of the continuously variable valve operating apparatus, and FIG. 4 shows an exploded view of the remaining part. In the figure, reference numeral 1 denotes, for example, a drive shaft (circular in section) arranged along the front-rear direction in which cylinders are arranged above the cylinder head, and 2 denotes a shaft member arranged in parallel directly above the drive shaft 1, for example, a rocker It is a shaft (circular in cross section). Both the drive shaft 1 and the rocker shaft 2 are rotatably assembled to the upper part of the cylinder head using a split type shaft holder 3 installed on the upper surface of the cylinder head. Of these, the drive shaft 1 is connected to the crankshaft of the engine using a transmission mechanism composed of, for example, a sprocket or a timing chain, and is driven to rotate by a rotational force output from the crankshaft.
[0013]
For example, a cam module 4 in which a plurality of swing cams 5 for valve opening are formed as one part is slidably mounted on the drive shaft 1. That is, the cam module 4 includes, for example, two substantially triangular rocking cams 5 and 5 each having a cam surface 6 on the lower surface and a support hole 7 on the base side as shown in FIG. They are arranged in parallel and connected by a cylindrical portion 8 so that both support holes 7 communicate with each other between the base portions. A circular through hole (a portion where the support hole 7 and the hole portion of the cylindrical portion 8 are continuous) formed in the cam module 4 is slidably fitted on the outer peripheral surface of the drive shaft 1 so that the entire cam module 4 is It is arranged on the intake side of each cylinder. Then, as shown in FIG. 1, the base end of the reciprocating valve, that is, the intake valve 10 of the reciprocating valve assembled so that the cylinder head can reciprocate for each cylinder with respect to the cam surface 6 of each swing cam 3, 3. The base end is brought into contact with a rocker arm roller 11a attached to a rocker arm 11 for direct valve operation, for example. Na us, the cam surface 6, the base circle section α of the valve lift which is formed in the base side of the swing cam 5 becomes zero, the valve lift which is formed to the distal end of the swing cam 5 and subsequently It is formed with a lift section β (both shown only in FIG. 2) in which the amount increases.
[0014]
A drive arm 12 is arranged alongside the cam module 4 on the outer peripheral surface of the drive shaft 1. As shown in FIG. 3, for example, the drive arm 12 has an annular portion 12a that is fitted on the outer peripheral surface of the drive shaft 1, and an arm portion 12b that protrudes outward from the annular portion 12a. The annular portion 12a is fixed by being fitted on the outer peripheral surface of the drive shaft 1, for example, the pin portion 13 that penetrates the annular portion 12a and the drive shaft portion surrounded by the annular portion 12a.
[0015]
On the other hand, 15 is a link arm. The link arm 15 has, for example, a circular annular portion 15a at one end portion, and an arm portion 15b protruding outward from the annular portion 15a at the other end portion. Of these, the annular portion 15a is slidably supported by, for example, a drive shaft portion adjacent to the drive arm 12 using a support portion 16 formed at a point eccentric with the axis of the drive shaft 1, and the link arm 15 One end is swiveled around the axis of the drive shaft 1. Further, the other end portion of the link arm 15 is combined with a rocker arm 14 assembled to a rocker shaft portion directly above the drive arm 12, for example.
[0016]
It is possible to change the eccentric direction (center position of the turning motion) of the link arm 15 independently of the support portion 16 while turning one end portion of the link arm 15 by the rotational force transmitted from the drive shaft 1. The structure is used. This detailed structure is shown in FIG. The support portion 16 will be described. Reference numeral 17 denotes a harmonic gear. The harmonic gear 17 has, for example, a large-diameter gear main body 18 having teeth 18a formed on the entire circumference. A through hole 18 b formed in the shaft center of the gear body 18 is slidably fitted into the outer peripheral portion of the drive shaft 1. Further, an annular eccentric shaft portion 19 having a shaft center at a point eccentric from the shaft center of the drive shaft 1 around the through hole 18a is provided at the center portion of the side surface of the gear body 18 facing the drive arm 12 (first shaft of the present application). (Corresponding to the eccentric shaft). The eccentric shaft portion 19 is also slidably inserted into the outer peripheral surface of the drive shaft 1 in the same manner as the gear body 18. A shaft-shaped eccentric ring 20 (corresponding to the second eccentric shaft portion of the present application) having a shaft center at a point eccentric from the eccentric shaft portion 19 is slidably fitted on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 19. . An annular portion 15 of the link arm 15 is slidably fitted on the outer peripheral surface of the eccentric ring 20. The eccentric shaft portion 19, and one in which the eccentric ring 20 of the eccentric ring 20 and arm portions 1 2 b of the drive arm 12 is displaceable power transmission structure in the radial direction of the eccentric ring 20, for example of the eccentric ring 20 Meat A linear groove portion 21 extending in the radial direction is formed on the side surface of the thick portion, and the pin portion 22 protrudes from the side surface of the distal end portion of the arm portion 15b, so that the pin portion 22 is slidable in a part of the groove portion 21. It is connected by a crank mechanism with a structure to be inserted. With this structure, a linear motion for driving the intake valve 10 is ensured. At the same time, the link arm 15 is supported on the drive shaft 1 so that the eccentric direction (center position of the turning motion) of the annular portion 15a can be freely changed. That is, when the drive shaft 1 rotates, one end of the link arm 15 turns around the axis of the drive shaft 1 by the crank mechanism, and the rotational motion of the drive shaft 1 is changed to a linear motion and transmitted to the rocker arm 14. When the eccentric shaft portion 19 is rotationally displaced, the direction of the link arm 14 in the eccentric direction (center position of the turning motion) is freely changed (adjusted) independently of the turning operation of the link arm 14 by the drive shaft 1. It is made to do.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, the rocker arm 14 has a cylindrical rocking fulcrum P (portion forming the rocking fulcrum) that is rotatably supported by the rocker shaft 2 at its center, and its rocking fulcrum. It is formed of a lever member having lever portions 14a and 14b that act on both sides of the portion P. Further, the lever portions 14a and 14b are configured so that one side, for example, the length of the lever portion 14b is shorter than the length of the lever portion 14a. The distal end portion of the short lever portion 14 b is rotatably supported by the other end portion (arm portion distal end) of the link arm 15 via the pin member 23. Further, the distal end portion of the long lever portion 14a is rotatably connected to, for example, the distal end portion of one of the swing cams 5 via a link rod 24 and a pin member 25 which are transmission members. That is, the swing displacement transmitted to the rocker arm 14 is converted into a large movement by the lever ratio and transmitted to the swing cam 5. From the link mechanism composed of the link arm 15, the rocker arm 14, and the link rod 24, a mechanism that periodically swings the swing cam 5 by the link arm 15 that eccentrically moves when the drive shaft 1 rotates, that is, periodically A valve opening mechanism 27 that opens and closes the intake valve 10 is configured.
[0018]
On the other hand, the gear body 18 of the harmonic gear 17 is meshed with a small-diameter gear 27a fixed to the outer periphery of the rocker shaft 2 as shown in FIGS. For example, the rocker shaft 2 is connected to an output shaft of an actuator for valve lift control, for example, a control motor 28 with gears, and an input mechanism 28 serving as an input unit for inputting an operating force for changing the eccentric direction of the link arm 15. Is configured. That is, when the eccentric shaft portion 19 is rotated around the axis of the drive shaft 1 by the rotational force of the control motor 28, the eccentric direction of the link arm 15 can be freely changed. That is, the inclination of the swing cam 5 changes from the change in the eccentric direction of the link arm 15, and the region of the cam surface 6 of the swing cam 5 that contacts the rocker arm roller 11a moves as shown in FIGS. 5 and 6, that is, the intake valve. The area of the cam surface 6 with respect to 10 moves. As a result, when the eccentric direction of the link arm 15 is changed while the swing cam 5 is swinging, the ratio between the base circle section α and the lift section β where the rocker arm roller 11a passes is changed, and the valve lift of the intake valve 10 is changed. The amount is continuously variable.
[0019]
That is, the valve opening operation of the intake valve 10 will be described. It is assumed that the drive shaft 1 is rotating at the crank output of the engine.
[0020]
Then, the rotation of the drive shaft 1 is transmitted from the pin portion 22 of the drive arm 12 to the groove portion 21 of the eccentric ring 20. At this time, since the groove portion 21 is formed by a straight groove extending in the diameter direction, the eccentric ring 20 is made to follow the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 19 while absorbing the eccentricity difference due to the displacement in the groove portion 21 of the pin portion 22. Rotate. As a result, the annular portion 15a of the link arm 15 turns around the axis of the drive shaft 1 to convert the rotational motion into a vertical motion. This vertical movement is transmitted from the arm portion 15 b of the link arm 15 to the lever portion 14 a of the rocker arm 14. Then, the vertical displacement enlarged by the lever ratio is transmitted from the remaining lever portion 14b of the rocker arm 14 to the swing cam 5 through the link rod 24, and the swing cam 5 is moved to the swing fulcrum (drive shaft 1). The intake valve 10 is opened and closed by swinging up and down about the center.
[0021]
While the swing cam 5 is swinging with the link arm 15, for example, the control motor 28 sets the largest link arm 15 as shown in FIGS. 5A and 5B in order to set the largest valve lift amount. The direction (center position of the turning motion) of the eccentric shaft portion 19 is changed so as to give the eccentric amount δ1. Then, the rocker arm 14 rotates about the rocker shaft 2 as a fulcrum, and the swing stroke is increased by an eccentric displacement (a change in the center of the turning motion) caused by a change in the eccentric direction (a center of the turning motion). Swing with. As a result, the largest stroke displacement is transmitted to the swing cam 5. Then, the swing cam 5 changes its inclination, specifically, swings from the most swinging posture in the inversion direction shown in FIG. 5 (a) to the obliquely upward posture shown in FIG. 5 (b). The tilt changes to move. As a result, the region of the cam surface 6 with respect to the intake valve 10 moves. Specifically, the base circle section α of the cam surface 6 and the longest lift section β cross over the rocker arm roller 11a. This ensures the maximum valve lift.
[0022]
Further, during swinging of the swing cam 5 by the link arm 15, for example, a small eccentricity of the link arm 15 is set by the control motor 28 as shown in FIGS. The direction of the eccentric shaft portion 19 is changed so as to give the amount δ2. Then, the rocker arm 14 rotates about the rocker shaft 2 as a fulcrum, and the swing stroke is reduced by an eccentric displacement (displacement of the eccentric motion center) caused by a change in the eccentric direction (centre motion center position). Swing with. Thereby, a small stroke displacement is transmitted to the swing cam 5. Then, the swing cam 5 changes its inclination, specifically, swings from a small swing position in the inverted direction shown in FIG. 6A to a tilted upward position in FIG. 6B. The slope changes to. As a result, the region of the cam surface 6 with respect to the intake valve 10 moves, specifically, the base circle section α of the cam surface 6 and the short lift section β cross the rocker arm roller 11a. This ensures a small valve lift.
[0023]
As a result, by changing the direction of the eccentric direction (swivel motion center position) of the link arm 15, the valve lift amount of the intake valve 10 is changed from the large lift amount shown by X in the diagram of FIG. Continuously variably controlled up to the indicated small lift amount. Of course, it is possible to control the lift amount to zero.
[0024]
Since the portion to be varied in this way is not at the rocker arm central portion but at one end side, the variable operation of the valve lift amount involves only the displacement of the rocker arm 14 with the rocker shaft 2 as a fulcrum, It is not necessary to move the entire rocker arm. Therefore, the torque necessary for controlling the valve lift amount can be reduced. In particular, if the lever ratios of the left and right levers of the rocker arm 14 are the same, less torque is required to control the valve lift.
[0025]
Accordingly, the valve lift amount can be controlled by the small control motor 28, and the cost can be reduced. In addition, since it is not necessary to move the entire rocker arm, the responsiveness of the valve lift control can be improved.
[0026]
In addition, the change in the eccentric direction (center position of the turning motion) of the link arm 15 is achieved by using the eccentric shaft portion 19 and the eccentric ring 20 to periodically swing the swing cam 5 by the rotation of the drive shaft 1; By adopting a structure that forms a system in which the eccentric direction of the link arm 15 is changed by the rotation of the eccentric shaft portion 19, a simple structure and a small structure that occupies less space can be achieved.
[0027]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the intake valve. However, the present invention is not limited to this and may be applied to the exhaust valve. In one embodiment, the eccentric ring is the drive side, and the eccentric shaft portion is the side that changes the eccentric direction of the arm link. Conversely, the eccentric shaft portion is the drive side, and the eccentric ring is the eccentric direction of the arm link. It is good also as a structure made into the side which changes.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the variable operation of the valve lift amount only needs to be displaced in the rotation direction of the rocker arm with the rocker shaft as a fulcrum, so that the valve lift amount can be controlled. The required torque can be reduced.
[0029]
Therefore, the valve lift amount can be controlled by a small actuator, and the cost can be reduced. Moreover, since the valve lift amount can be varied without moving the entire rocker arm, the responsiveness of the valve lift amount control is also good. In addition, the valve lift amount can be controlled with a simple and small structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a continuously variable valve operating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the continuous variable valve operating device viewed from different directions.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the main part of the continuous variable valve operating apparatus.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the remaining portion of the continuous variable valve operating device.
FIG. 5A is a partial cross-sectional side view for explaining a valve opening state during maximum lift control of the continuously variable valve gear.
(B) is the partially sectional side view for demonstrating a valve closing state similarly.
FIG. 6A is a partial cross-sectional side view for explaining a valve opening state during small lift control of the continuously variable valve gear.
(B) is the partially sectional side view for demonstrating a valve closing state similarly.
FIG. 7 is a diagram showing control of a valve lift amount performed by the continuously variable valve gear.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive shaft, 5 ... Swing cam, 6 ... Cam surface, 10 ... Intake valve (reciprocating valve), 12 ... Drive arm, 14 ... Rocker arm, 15 ... Link arm, 15a ... Ring part, 16 ... Support part, 19 ... Eccentric shaft part (first eccentric shaft part), 20 ... Eccentric ring (second eccentric shaft part), 24 ... Link rod (transmission member), 26 ... Valve opening mechanism, 27 ... Input mechanism (input part).

Claims (1)

中央に揺動支点を有しかつ該揺動支点を挟んだ両端部にそれぞれ作用点を有するロッカアームと、該ロッカアームの揺動支点をなす揺動軸線と並行に配置された回転駆動用のドライブシャフトと、前記ドライブシャフトの外周面に回動自在に嵌挿され周面に往復動弁を開閉させるカム面を有する揺動カムと、一端部が前記ドライブシャフトにその軸心から偏心した地点で該シャフトの軸心の周りを旋回するように支持され、他端部が前記ロッカアームの一方の作用点に支持され、前記ドライブシャフトの回転運動を直線運動に変えて前記ロッカアームに伝えるリンクアームと、前記ロッカアームの他端部から出力される揺動変位を前記揺動カムへ伝える伝達部材とを有してなり、前記ドライブシャフトの回転にしたがって前記揺動カムを周期的に揺動させる開弁機構と、
前記リンクアームの一端側を前記ドライブシャフトによる前記リンクアームの旋回運動とは独立して、そのリンクアームの旋回運動中心位置を変化自在に前記ドライブシャフトに支持させ、前記リンクアームの独立した旋回運動中心位置の変化から前記往復弁に対する前記カム面の領域を移動可能としてなる支持部とを有し、
前記リンクアームは、一端部に環状部を有し、
前記支持部は、前記ドライブシャフトの外周部に該ドライブシャフトの軸心と偏心させて摺動自在に嵌挿された第１偏心軸部と、該第１偏心軸部の外周部に該第１偏心軸部の軸心と偏心させて摺動自在に嵌挿された第２偏心軸部とを有し、さらに前記第２偏心軸部の外周部に前記リンクアームの環状部が摺動自在に嵌挿され、前記第１偏心軸部および第２偏心軸のうちの一方の偏心軸部へ前記ドライブシャフトからの回転を伝える駆動アームとを有し、前記第１偏心軸部および第２偏心軸のうちの一方の偏心軸部へ前記ドライブシャフトからの回転を伝えると、前記揺動カムを周期的に揺動させ、他方の偏心軸部を回動させると、独立して前記リンクアームの環状部の旋回中心位置が変化するように構成され、
さらに前記リンクアームの偏心運動中心位置を変える操作を行う、前記他方の偏心軸部を前記ドライブシャフトの軸心を中心に回動させる入力機構と
を具備したことを特徴とする内燃機関の連続可変動弁装置。A rocker arm having a rocking fulcrum in the center and having action points on both ends sandwiching the rocking fulcrum , and a drive shaft for rotational driving arranged in parallel with the rocking axis forming the rocking fulcrum of the rocker arm When the swing cam having a cam surface for opening and closing the reciprocating valve operating on the outer peripheral surface peripheral surface fitted rotatably in the drive shaft, the at the point where the one end portion has its shaft center decentered in the drive shaft A link arm that is supported so as to pivot about the axis of the shaft, the other end is supported by one operating point of the rocker arm, and the rotational motion of the drive shaft is changed to a linear motion and transmitted to the rocker arm; And a transmission member for transmitting the rocking displacement output from the other end of the rocker arm to the rocking cam. The rocking cam is rotated according to the rotation of the drive shaft. And the valve opening mechanism for swinging in,
Independently turning the link arm by the drive shaft, one end side of the link arm is supported by the drive shaft such that the center position of the link arm can be freely changed. and a said support portion region of the cam surface comprising a movable relative to the reciprocating valve from a change in the center position,
The link arm has an annular portion at one end,
The support portion includes a first eccentric shaft portion that is slidably fitted on an outer peripheral portion of the drive shaft so as to be eccentric with an axial center of the drive shaft, and a first eccentric shaft portion that is slidably inserted into the first eccentric shaft portion. An eccentric shaft portion and a second eccentric shaft portion that is slidably fitted in an eccentric manner, and an annular portion of the link arm is slidable on an outer peripheral portion of the second eccentric shaft portion. A first drive shaft and a drive arm that transmits rotation from the drive shaft to one of the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion, and the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft. When the rotation from the drive shaft is transmitted to one of the eccentric shaft portions, the swing cam is periodically swung, and when the other eccentric shaft portion is rotated, the ring of the link arm independently Configured so that the turning center position of the part changes,
And an input mechanism for rotating the other eccentric shaft portion about the axis of the drive shaft. The input mechanism performs an operation of changing the eccentric motion center position of the link arm. Variable valve device.

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